(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器に接続される１以上の幹線ケーブルと、
前記幹線ケーブル上に設けられた分岐点から分岐し、電力を消費する負荷が接続される引込ケーブルと、
を含む地中線に関する判定を行う地中線判定装置であって、
前記変圧器の内部インピーダンス、ヒューズ容量、電圧及び前記幹線ケーブルの太さ、単位長インピーダンスを記憶する手段と、
前記幹線ケーブルの、前記変圧器と、直近の分岐点との間の長さ、前記分岐点と、次の分岐点との間の長さを含む各区間長と、前記引込ケーブルの線長及び線種である引込線長及び引込線種とを取得する手段と、
前記ヒューズ容量及び前記太さに基づいて、前記変圧器のヒューズが作動する電流の下限値である許容短絡電流を特定する手段と、
前記引込線種に基づいて前記引込ケーブルの単位長インピーダンスを特定し、当該単位長インピーダンス及び前記引込線長に基づいて前記引込ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、
前記区間長に基づいて、前記幹線ケーブルの前記変圧器と、前記分岐点との間の長さである幹線長を計算し、当該幹線長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて前記変圧器と、前記分岐点との間の前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、
前記変圧器の内部インピーダンス、電圧、前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記幹線ケーブルのインピーダンスに基づいて、前記引込ケーブルに流れる最大電流である設計短絡電流を計算する手段と、
前記設計短絡電流が前記許容短絡電流以上か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
を備えることを特徴とする地中線判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の地中線判定装置であって、
前記引込ケーブルに流れる電流である引込電流を取得する手段と、
前記引込線種に基づいて、前記引込ケーブルに許容される電流である引込許容電流を特定する手段と、
前記引込電流が前記引込許容電流以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記引込電流に基づいて前記引込ケーブルにおける電圧降下である引込電圧降下を計算する手段と、
前記引込電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
をさらに備えることを特徴とする地中線判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の地中線判定装置であって、
前記幹線ケーブルから分岐した各引込ケーブルの前記引込電流を合計し、前記幹線ケーブルに流れる電流である幹線電流を算出する手段と、
前記幹線電流が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
前記区間長のうち、前記変圧器と、直近の分岐点との間の区間長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて、前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、
前記幹線ケーブルのインピーダンス及び前記幹線電流に基づいて、前記幹線ケーブルにおける電圧降下である幹線電圧降下を計算する手段と、
前記幹線電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
前記変圧器に接続された各幹線ケーブルの前記幹線電流を合計し、前記変圧器から供給される電流である変圧器電流を算出する手段と、
前記変圧器電流が前記ヒューズ容量以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、
をさらに備えることを特徴とする地中線判定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の地中線判定装置であって、
前記設計短絡電流が前記許容短絡電流より小さい、前記引込電流が前記引込許容電流より大きい、又は、前記引込電圧降下が所定値より大きいときに、取得した前記引込線種を別の線種に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行う
ことを特徴とする地中線判定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の地中線判定装置であって、
前記幹線電流が所定値より大きい、前記幹線電圧降下が所定値より大きい、又は、前記変圧器電流が前記ヒューズ容量より大きいときに、前記負荷を前記変圧器とは別の変圧器の配下に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行う
ことを特徴とする地中線判定装置。
【請求項６】
変圧器に接続される１以上の幹線ケーブルと、
前記幹線ケーブル上に設けられた分岐点から分岐し、電力を消費する負荷が接続される引込ケーブルと、
を含む地中線に関する判定を、コンピュータにより行う地中線判定方法であって、
前記コンピュータは、
前記変圧器の内部インピーダンス、ヒューズ容量、電圧及び前記幹線ケーブルの太さ、単位長インピーダンスを記憶するステップと、
前記幹線ケーブルの、前記変圧器と、直近の分岐点との間の長さ、前記分岐点と、次の分岐点との間の長さを含む各区間長と、前記引込ケーブルの線長及び線種である引込線長及び引込線種とを取得するステップと、
前記ヒューズ容量及び前記太さに基づいて、前記変圧器のヒューズが作動する電流の下限値である許容短絡電流を特定するステップと、
前記引込線種に基づいて前記引込ケーブルの単位長インピーダンスを特定し、当該単位長インピーダンス及び前記引込線長に基づいて前記引込ケーブルのインピーダンスを計算するステップと、
前記区間長に基づいて、前記幹線ケーブルの前記変圧器と、前記分岐点との間の長さである幹線長を計算し、当該幹線長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて前記変圧器と、前記分岐点との間の前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算するステップと、
前記変圧器の内部インピーダンス、電圧、前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記幹線ケーブルのインピーダンスに基づいて、前記引込ケーブルに流れる最大電流である設計短絡電流を計算するステップと、
前記設計短絡電流が前記許容短絡電流以上か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
を実行することを特徴とする地中線判定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の地中線判定方法であって、
前記コンピュータは、
前記引込ケーブルに流れる電流である引込電流を取得するステップと、
前記引込線種に基づいて、前記引込ケーブルに許容される電流である引込許容電流を特定するステップと、
前記引込電流が前記引込許容電流以下か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記引込電流に基づいて前記引込ケーブルにおける電圧降下である引込電圧降下を計算するステップと、
前記引込電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
をさらに実行することを特徴とする地中線判定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の地中線判定方法であって、
前記コンピュータは、
前記幹線ケーブルから分岐した各引込ケーブルの前記引込電流を合計し、前記幹線ケーブルに流れる電流である幹線電流を算出するステップと、
前記幹線電流が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
前記区間長のうち、前記変圧器と、直近の分岐点との間の区間長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて、前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算するステップと、
前記幹線ケーブルのインピーダンス及び前記幹線電流に基づいて、前記幹線ケーブルにおける電圧降下である幹線電圧降下を計算するステップと、
前記幹線電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
前記変圧器に接続された各幹線ケーブルの前記幹線電流を合計し、前記変圧器から供給される電流である変圧器電流を算出するステップと、
前記変圧器電流が前記ヒューズ容量以下か否かを判定し、その判定結果を出力するステップと、
をさらに実行することを特徴とする地中線判定方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の地中線判定方法であって、
前記コンピュータは、
前記設計短絡電流が前記許容短絡電流より小さい、前記引込電流が前記引込許容電流より大きい、又は、前記引込電圧降下が所定値より大きいときに、取得した前記引込線種を別の線種に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行う
ことを特徴とする地中線判定方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の地中線判定方法であって、
前記コンピュータは、
前記幹線電流が所定値より大きい、前記幹線電圧降下が所定値より大きい、又は、前記変圧器電流が前記ヒューズ容量より大きいときに、前記負荷を前記変圧器とは別の変圧器の配下に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行う
ことを特徴とする地中線判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線共同溝の変圧器、低圧幹線ケーブルや低圧引込ケーブルに関するバンク設計を行う際に、変圧器の利用率、各ケーブルの許容電流、電圧降下及び保護協調の判定を行う装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線共同溝（ＣＣＢＯＸ）は、道路の地下空間を利用して、光ファイバ、電力線等をまとめて収容するものである。近年の電線共同溝による電力供給方式では、路上変圧器から低圧幹線ケーブルを延ばし、引込分岐枡内で幹線ケーブルから引込ケーブルをヒューズなしで直接分岐させて、需要家宅まで延ばしている。従来使っていたヒューズをなくしたのは、低コスト化、道路上の省スペース化、設置作業の簡略化のためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０９４９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１つの変圧器が担当する各需要家への配電区分であるバンクの設計は、１つの変圧器からどの範囲の需要家に給電するかを調整するものである。そして、地中線のバンク設計を行う際には、変圧器容量、低圧幹線ケーブル及び低圧引込ケーブルを選定するにあたって、変圧器の利用率（１００％以内）、ケーブルの許容電流、電圧降下及び保護協調のすべてを同時にクリアしなければならないため、非常に難解であり、計算に時間がかかる。特に、引込ケーブルに保護ヒューズがないので、低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの保護協調が不可欠になる。
【０００５】
なお、特許文献１に「架空配電線最適自動設計システムおよびその方法」が開示されているが、架空線に特化したシステムであり、地中線とは電力供給方式が異なることから、バンク設計の考え方も異なる。例えば、架空線の場合には、低圧引込ケーブルに保護ヒューズが取り付けられるため、低圧幹線ケーブルとの保護協調を考える必要はないし、また、低圧引込ケーブルの選定も考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、地中線のバンク設計を迅速かつ容易に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、変圧器に接続される１以上の幹線ケーブルと、前記幹線ケーブル上に設けられた分岐点から分岐し、電力を消費する負荷が接続される引込ケーブルと、を含む地中線に関する判定を行う地中線判定装置であって、前記変圧器の内部インピーダンス、ヒューズ容量、電圧及び前記幹線ケーブルの太さ、単位長インピーダンスを記憶する手段と、前記幹線ケーブルの、前記変圧器と、直近の分岐点との間の長さ、前記分岐点と、次の分岐点との間の長さを含む各区間長と、前記引込ケーブルの線長及び線種である引込線長及び引込線種とを取得する手段と、前記ヒューズ容量及び前記太さに基づいて、前記変圧器のヒューズが作動する電流の下限値である許容短絡電流を特定する手段と、前記引込線種に基づいて前記引込ケーブルの単位長インピーダンスを特定し、当該単位長インピーダンス及び前記引込線長に基づいて前記引込ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、前記区間長に基づいて、前記幹線ケーブルの前記変圧器と、前記分岐点との間の長さである幹線長を計算し、当該幹線長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて前記変圧器と、前記分岐点との間の前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、前記変圧器の内部インピーダンス、電圧、前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記幹線ケーブルのインピーダンスに基づいて、前記引込ケーブルに流れる最大電流である設計短絡電流を計算する手段と、前記設計短絡電流が前記許容短絡電流以上か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
地中線においては、幹線ケーブルから引込ケーブルを直接分岐させており、引込ケーブルに保護ヒューズがないので、幹線ケーブル及び引込ケーブルの保護協調が不可欠になる。この構成によれば、地中線のバンク設計の際に、引込ケーブルに流れる電流最大値の設計短絡電流が、変圧器のヒューズが作動する電流下限値の許容短絡電流以上か否かが分かるので、変圧器のヒューズにより引込ケーブルを過電流から保護可能か否かを確認することができる。
【０００９】
また、本発明の上記地中線判定装置において、前記引込ケーブルに流れる電流である引込電流を取得する手段と、前記引込線種に基づいて、前記引込ケーブルに許容される電流である引込許容電流を特定する手段と、前記引込電流が前記引込許容電流以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、前記引込ケーブルのインピーダンス及び前記引込電流に基づいて前記引込ケーブルにおける電圧降下である引込電圧降下を計算する手段と、前記引込電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、をさらに備えることとしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、引込ケーブルに流れる電流が許容電流以下か否かが分かるので、選択した引込ケーブルの線種が使用可能か否かを確認することができる。そして、引込ケーブルにおける電圧降下が上限値以下か否かが分かるので、引込ケーブルの線種及び線長が使用可能か否かを確認することができる。
【００１１】
また、本発明の上記地中線判定装置において、前記幹線ケーブルから分岐した各引込ケーブルの前記引込電流を合計し、前記幹線ケーブルに流れる電流である幹線電流を算出する手段と、前記幹線電流が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、前記区間長のうち、前記変圧器と、直近の分岐点との間の区間長及び前記幹線ケーブルの単位長インピーダンスに基づいて、前記幹線ケーブルのインピーダンスを計算する手段と、前記幹線ケーブルのインピーダンス及び前記幹線電流に基づいて、前記幹線ケーブルにおける電圧降下である幹線電圧降下を計算する手段と、前記幹線電圧降下が所定値以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、前記変圧器に接続された各幹線ケーブルの前記幹線電流を合計し、前記変圧器から供給される電流である変圧器電流を算出する手段と、前記変圧器電流が前記ヒューズ容量以下か否かを判定し、その判定結果を出力する手段と、をさらに備えることとしてもよい。
【００１２】
この構成によれば、幹線ケーブルにおける電流及び電圧降下が上限値以下か否かが分かり、また、変圧器から供給される電流がヒューズ容量以下か否かが分かるので、幹線ケーブルにおける分岐点の位置や変圧器の配下にある負荷の割り当て等の設計レイアウトが適当か否かを確認することができる。
【００１３】
また、本発明の上記地中線判定装置において、前記設計短絡電流が前記許容短絡電流より小さい、前記引込電流が前記引込許容電流より大きい、又は、前記引込電圧降下が所定値より大きいときに、取得した前記引込線種を別の線種に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行うこととしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、地中線のバンク設計において、引込ケーブルの線種による調整を行うことができる。別の線種に変更する際は、例えば、１段上の太さの線種を選択する。これによれば、引込ケーブルは太い方が高価なので、少しずつ太さを上げることで、極力コストを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明の上記地中線判定装置において、前記幹線電流が所定値より大きい、前記幹線電圧降下が所定値より大きい、又は、前記変圧器電流が前記ヒューズ容量より大きいときに、前記負荷を前記変圧器とは別の変圧器の配下に変更して、計算、判定及び判定結果の出力を再度行うこととしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、地中線のバンク設計において、変圧器配下の負荷変更による調整を行うことができる。
【００１７】
なお、本発明は、地中線判定方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地中線のバンク設計を迅速かつ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電線共同溝の内部の構成例を示す図である。
【図２】低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの構成例を示す図である。
【図３】地中線判定装置１のハードウェア構成を示す図である。
【図４】記憶部１５に記憶されるデータの構成を示す図である。
【図５】記憶部１５に記憶される各データの詳細な構成を示す図であり、（ａ）は許容短絡電流データ１５Ａの構成を示し、（ｂ）は設計短絡電流計算式データ１５Ｂを示し、（ｃ）は引込ケーブルデータ１５Ｃの構成を示す。
【図６】記憶部１５に記憶される各データの詳細な構成を示す図であり、（ａ）は定数データ１５Ｄの構成を示し、（ｂ）は閾値データ１５Ｅの構成を示す。
【図７】地中線判定装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】地中線判定装置１の入力情報及び判定表示をエクセル（登録商標）により実現した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る地中線判定装置は、路上変圧器から低圧の幹線ケーブルを延ばし、引込分岐枡内で幹線ケーブルから引込ケーブルを直接分岐させる作業に際して、幹線ケーブル長、引込ケーブル長及び線種、電灯相及び動力相の引込最大電流を入力し、変圧器利用率、幹線ケーブルと引込ケーブルの許容電流、変圧器〜低圧幹線ケーブル〜引込ケーブルの電圧降下、幹線ケーブルと引込ケーブルの保護協調の各項目に関して判定し、その判定結果を出力するものである。
【００２１】
これによれば、変圧器の容量、各ケーブルの線長や線種が使用可能か否かをまとめて確認できるので、地中線のバンク設計を迅速かつ容易に行うことができる。
【００２２】
≪電線共同溝の構成≫
図１は、電線共同溝の内部の構成例を示す図である。路上変圧器から２本の低圧幹線ケーブルが延びており、各低圧幹線ケーブル上に所定の区間長を空けて引込分岐枡が設けられる。引込分岐枡と、顧客宅とは、所定の引込ケーブル長を有する引込ケーブルにより接続される。路上変圧器は、例えば、高さ１ｍ、幅５０〜６０ｃｍの機器であり、配電ケーブル（図示せず）から給電される高電圧（６６００Ｖ）を低電圧（１００Ｖ、２００Ｖ）に変換し、その低電圧を低圧幹線ケーブルに供給する。低圧幹線ケーブル、引込分岐枡及び引込ケーブルは、地中空間内に配設される。低圧幹線ケーブルは、路上変圧器から顧客宅付近を通るように延設される。引込分岐枡は、例えば、高さが１ｍ、幅が６０ｃｍぐらいのコンクリート製箱型の機器であり、低圧幹線ケーブル上に引込ケーブルへの分岐点として設けられる。引込ケーブルは、引込分岐枡から各顧客宅の負荷に電力を供給する。
【００２３】
図２は、低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの構成例を示す図である。幹線ケーブルは、アース線、電灯線、動力線及び共用線の４本が一組になって地中空間内に配設されている。そして、引込ケーブルは、幹線ケーブルの各線から分岐される。なお、引込ケーブルは、顧客（需要家）と電力会社との契約内容によって、顧客宅である建物に引き込まれる本数が４本未満（アース線と、電灯線、動力線及び共用線のいずれか１本とを合わせた２本、又は、アース線と、電灯線、動力線及び共用線のいずれか２本とを合わせた３本等）の場合もある。
【００２４】
アース線は、電位が０の線である。電灯線は、一般家庭の電気製品等である電灯負荷に電力を供給する。動力線は、小規模工場の負荷であるポンプや工作機械、動力機器等の動力負荷に電力を供給する。共用線は、電灯負荷及び動力負荷の両方に電力を供給する。なお、電灯線を流れる電流を電灯相電流、動力線を流れる電流を動力相電流、共用線を流れる電流を共用相電流という。
【００２５】
≪装置の構成≫
図３は、地中線判定装置１のハードウェア構成を示す図である。地中線判定装置１は、通信部１１、表示部１２、入力部１３、処理部１４及び記憶部１５を備え、各部がバス１６を介してデータを送受信可能なように接続されている。通信部１１は、ネットワークを介して他の装置とＩＰ（Internet Protocol）通信等を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。表示部１２は、処理部１４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部１３は、オペレータがデータ（例えば、幹線ケーブルの区間長等のデータ）を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。処理部１４は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、地中線判定装置１全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部１５は、処理部１４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置によって実現される。なお、地中線判定装置１は、スタンドアロンの装置（ＰＣ（Personal Computer）等）であってもよいし、複数の端末とネットワークを介して通信可能となっている装置（サーバ等）であってもよい。
【００２６】
≪データの構成≫
図４は、記憶部１５に記憶されているデータの構成を示す図である。記憶部１５には、地中線のバンク設計に用いられるデータとして、許容短絡電流データ１５Ａ、設計短絡電流計算式データ１５Ｂ、引込ケーブルデータ１５Ｃ、定数データ１５Ｄ及び閾値データ１５Ｅが記憶される。
【００２７】
図５及び図６は、各データの詳細な構成を示す図である。図５（ａ）は、許容短絡電流データ１５Ａの構成を示す。許容短絡電流データ１５Ａは、変圧器のヒューズ容量及び幹線ケーブルの太さにより変圧器の許容短絡電流の大きさを特定するためのテーブルデータであり、低圧限流ヒューズ１５Ａ１と、ＣＶＱケーブル太さ１５Ａ２とに対応する許容短絡電流（単位：Ａ）及び許容時間（括弧内、単位：秒）が設定され、各容量のヒューズが何アンペアの短絡電流に何秒間耐えられるかを示す。低圧限流ヒューズ１５Ａ１は、幹線ケーブルに流れる電流に対する変圧器内ヒューズの容量（単位：Ａ）である。ＣＶＱケーブル太さ１５Ａ２は、幹線ケーブルに用いられるＣＶＱケーブル（詳細は後記）の太さ（単位：ｓｑ）である。
【００２８】
図５（ｂ）は、設計短絡電流計算式データ１５Ｂを示す。設計短絡電流Ｉは、電圧Ｅ、変圧器内部インピーダンスＺＴ及び線路インピーダンス（１線分）Ｚｌにより算出される。計算式における分母のインピーダンスは、短絡回路の平衡分インピーダンスＺ＋不平衡分インピーダンスＺ’であり、Ｚ＝ＺＴ＋Ｚｌ、Ｚ’＝０．５ＺＴ＋３Ｚｌであるので、Ｚ＋Ｚ’＝１．５ＺＴ＋４Ｚｌになる。
【００２９】
図５（ｃ）は、引込ケーブルデータ１５Ｃの構成を示す。引込ケーブルデータ１５Ｃは、引込ケーブルの線種ごとの特性を示すテーブルデータであり、線種１５Ｃ１、単位長インピーダンス１５Ｃ２及び許容電流１５Ｃ３を含む、線種ごとのレコードから構成される。線種１５Ｃ１は、引込ケーブルに用いられるＣＶＱケーブルやＣＶＴケーブルの種類を示し、ＣＶＱ２５０やＣＶＴ１００等が設定される。単位長インピーダンス１５Ｃ２は、当該線種の引込ケーブル単位長あたりの抵抗値（単位：Ω／Ｋｍ）を示す。許容電流１５Ｃ３は、当該線種の引込ケーブルにおける許容電流の大きさ（単位：Ａ）を示す。
【００３０】
なお、ＣＶＱケーブル及びＣＶＴケーブルは、単心のＣＶケーブルを撚り合わせた電力ケーブルであり、ＣＶケーブルは「架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル」の略称である。ＣＶＱケーブルは、ＣＶケーブルを４本撚った電力ケーブルで、三相４線式の電路等に採用される。ＣＶＴケーブルは、３本撚りとなっているため、曲げ易いという特長がある。
【００３１】
図６（ａ）は、定数データ１５Ｄの構成を示す。定数データ１５Ｄは、判定すべき数値を計算するのに用いられる定数のデータであり、変圧器内部インピーダンス１５Ｄ１、変圧器ヒューズ容量１５Ｄ２、幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３、係数１５Ｄ４、負荷減少率１５Ｄ５、需要率１５Ｄ６、電圧１５Ｄ７及び幹線ケーブル太さ１５Ｄ８を含む。変圧器内部インピーダンス１５Ｄ１は、変圧器が有する内部インピーダンスの値（単位：Ω）であり、例えば、０．００８７が設定される。変圧器ヒューズ容量１５Ｄ２は、幹線ケーブルの電流に対する変圧器内ヒューズの容量（単位：Ａ）を示し、予め入力された値又は前提値として、例えば、３００が設定される。なお、変圧器に付いている電流ヒューズにより、引込ケーブルが保護される。
【００３２】
幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３は、幹線ケーブル単位長あたりの抵抗値（単位：Ω／Ｋｍ）を示し、例えば、０．１５９が設定される。係数１５Ｄ４は、変圧器利用率を計算する際に動力負荷に掛ける係数であり、例えば、１．６が設定される。負荷減少率１５Ｄ５は、電灯及び動力を合成することにより負荷を節減できる程度を示し、例えば、０．９が設定される。需要率１５Ｄ６は、“最大需要電力／設備容量”により計算され、例えば、０．６が設定される。電圧１５Ｄ７は、変圧器の出力電圧（単位：Ｖ）を示し、例えば、１０５［Ｖ］が設定される。幹線ケーブル太さ１５Ｄ８は、幹線ケーブルの太さ（単位：ｓｑ）を示し、予め記憶されるか、又は、入力部１３から取得、設定されるものであり、許容短絡電流を特定する際に用いられる。
【００３３】
図６（ｂ）は、閾値データ１５Ｅの構成を示す。閾値データ１５Ｅは、各項目の判定に用いられる閾値のデータであり、変圧器利用率上限値１５Ｅ１、幹線共用相電流上限値１５Ｅ２、幹線動力相電流上限値１５Ｅ３、幹線共用相電圧降下上限値１５Ｅ４、幹線動力相電圧降下上限値１５Ｅ５、引込共用相電圧降下上限値１５Ｅ６及び引込動力相電圧降下上限値１５Ｅ７を含む。
【００３４】
変圧器利用率上限値１５Ｅ１は、変圧器利用率の上限値（単位：％）を示し、例えば、１００［％］が設定される。幹線共用相電流上限値１５Ｅ２は、幹線ケーブルにおける幹線共用相電流の上限値（単位：Ａ）を示し、例えば、４５９［Ａ］が設定される。幹線動力相電流上限値１５Ｅ３は、幹線ケーブルにおける幹線動力相電流の上限値（単位：Ａ）を示し、例えば、３３０［Ａ］が設定される。幹線共用相電圧降下上限値１５Ｅ４は、幹線ケーブルの各区間における共用相電圧降下の上限値（単位：Ｖ）を示し、例えば、５［Ｖ］が設定される。幹線動力相電圧降下上限値１５Ｅ５は、幹線ケーブルの各区間における動力相電圧降下の上限値（単位：Ｖ）を示し、例えば、１０［Ｖ］が設定される。引込共用相電圧降下上限値１５Ｅ６は、引込ケーブルにおける共用相電圧降下の上限値（単位：Ｖ）を示し、例えば、２［Ｖ］が設定される。引込動力相電圧降下上限値１５Ｅ７は、引込ケーブルにおける動力相電圧降下の上限値（単位：Ｖ）を示し、例えば、４［Ｖ］が設定される。
【００３５】
≪装置の処理≫
以下に、地中線判定装置１の入力情報、計算処理及び判定・表示処理の詳細を説明する。
【００３６】
１．入力情報
地中線判定装置１は、以下に示す入力情報を取得する。  
（１）１以上の幹線ケーブルの各区間長（変圧器〜引込分岐枡、引込分岐枡〜次の引込分岐枡）
（２）顧客名称
以下の情報は、顧客名称ごとに入力する。  
（３）各幹線ケーブルから分岐する、新設の引込ケーブル長及び線種（各顧客の引込ケーブルの線種をドロップダウンリストから任意に選択可能）
（４）引込電灯相最大電流
（５）引込動力相最大電流
できるだけ顧客宅の実情に合わせるために、例えば、引込最大電流には、各顧客宅のブレーカの容量を入力し、ブレーカの容量が確認できない場合には、顧客宅への引込線の電線ヒューズの容量を入力する。
【００３７】
２．計算処理
地中線判定装置１は、１．の入力情報及び記憶部１５のデータを用いて、以下に示す計算を行う。  
（Ｃ１）幹線ケーブル長の計算
入力情報である幹線ケーブルの各区間長［Ｋｍ］を保持する。また、それらを合計して、変圧器〜各引込分岐枡の幹線ケーブル長を算出する。
【００３８】
（Ｃ２）引込許容電流の特定
引込許容電流は、引込ケーブルデータ１５Ｃを参照して、入力情報である線種により、当該線種１５Ｃ１に対応する許容電流１５Ｃ３を特定する。
【００３９】
（Ｃ３）引込共用相電流の計算
引込共用相電流は、各引込ケーブルの共用線に流れる電流であり、入力情報である引込電灯相最大電流及び引込動力相最大電流を用いて計算する。  
・引込動力相最大電流が０の場合
引込共用相電流＝引込電灯相最大電流×需要率１５Ｄ６
・引込動力相最大電流が０でない場合
引込共用相電流＝（引込電灯相最大電流×需要率１５Ｄ６＋引込動力相最大電流）×負荷減少率１５Ｄ５
【００４０】
（Ｃ４）引込電圧降下の計算
まず、引込ケーブルデータ１５Ｃを参照して、入力情報である線種により、当該線種１５Ｃ１に対応する単位長インピーダンス１５Ｃ２を、引込ケーブル単位長インピーダンスとして特定する。  
引込共用相電圧降下＝引込ケーブル単位長インピーダンス×引込ケーブル長［入力情報］×引込共用相電流［Ｃ３参照］
引込動力相電圧降下は、
・引込動力相最大電流［入力情報］が０の場合、
引込動力相電圧降下＝０
・引込動力相最大電流が０でない場合、
引込動力相電圧降下＝（引込共用相電圧降下＋引込ケーブル単位長インピーダンス×引込ケーブル長×引込動力相最大電流）×√３/２
【００４１】
（Ｃ５）幹線電流の計算
幹線電流は、幹線ケーブル上の各引込分岐枡に流れる電流である。  
幹線共用相電流＝引込分岐枡以下（変圧器から離れる方向）にある各引込ケーブルの引込共用相電流［Ｃ３参照］の合計×需要率１５Ｄ６
幹線動力相電流＝引込分岐枡以下（変圧器から離れる方向）にある各引込ケーブルの引込動力相電流［Ｃ３参照］の合計×需要率１５Ｄ６
【００４２】
（Ｃ６）幹線電圧降下の計算
幹線電圧降下は、幹線ケーブルの各区間における電圧降下である。  
幹線共用相電圧降下＝幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３×区間長［入力情報］×幹線共用相電流［Ｃ５参照］
幹線動力相電圧降下は、
・幹線動力相電流［Ｃ５参照］が０の場合、
幹線動力相電圧降下＝０
・幹線動力相電流が０でない場合、
幹線動力相電圧降下＝（幹線共用相電圧降下＋幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３×区間長×幹線動力相電流）×√３/２
【００４３】
（Ｃ７）設計短絡電流の計算
設計短絡電流は、幹線ケーブル及び各引込ケーブルについて、図５（ｂ）に示す設計短絡電流計算式データ１５Ｂを用いて、設計短絡電流Ｉとして算出する。  
電圧Ｅは、電圧１５Ｄ７を設定する。変圧器内部インピーダンスＺＴは、変圧器内部インピーダンス１５Ｄ１を設定する。線路インピーダンスＺｌは、引込ケーブルインピーダンスと、幹線ケーブルインピーダンスとの合計値を設定する。引込ケーブルインピーダンスは、引込ケーブルデータ１５Ｃを参照して、入力情報である線種に該当する線種１５Ｃ１に対応する単位長インピーダンス１５Ｃ２を特定し、特定した単位長インピーダンスと、入力情報である引込ケーブル長とを乗算して算出する。幹線ケーブルインピーダンスは、幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３と、変圧器から当該引込分岐枡までの幹線ケーブル長［Ｃ１参照］とを乗算して算出する。  
例えば、幹線ケーブルインピーダンスは、低圧幹線がＣＶＱ２５０／１５０であれば、単位長インピーダンスが０．１５９［Ω／Ｋｍ］であり、幹線ケーブル長が１００［ｍ］であれば、０．０１５９［Ω］になる。
【００４４】
（Ｃ８）許容短絡電流の特定
許容短絡電流は、変圧器のヒューズが作動する電流の下限値である。許容短絡電流データ１５Ａを参照して、変圧器ヒューズ容量１５Ｄ２に該当する低圧限流ヒューズ１５Ａ１と、幹線ケーブル太さ１５Ｄ８に該当するＣＶＱケーブル太さ１５Ａ２とから、許容短絡電流を特定する。
【００４５】
（Ｃ９）変圧器利用率の計算
変圧器共用相電流は、変圧器に接続された各幹線ケーブルの、変圧器の直近にある引込分岐枡の幹線共用相電流［Ｃ５参照］の合計である。変圧器動力相電流は、変圧器に接続された各幹線ケーブルの、変圧器の直近にある引込分岐枡の幹線動力相電流［Ｃ５参照］の合計である。変圧器の直近にある引込分岐枡の幹線電流は、変圧器から各幹線ケーブルに供給される電流を意味する。
【００４６】
変圧器利用率は、変圧器のヒューズ容量に対する変圧器電流の割合であり、以下のように算出する。  
変圧器の定格容量が１００／５０ＫＶＡ（共用／動力用）の場合、
・共用相電流の変圧器利用率＝[{(変圧器共用相電流＋変圧器動力相電流×係数)×負荷減少率}／１００]×１００
・動力相電流の変圧器利用率＝（変圧器動力相電流／５０）×１００
変圧器の定格容量が５０／３０ＫＶＡ（共用／動力用）の場合、
・共用相電流の変圧器利用率＝[{(変圧器共用相電流＋変圧器動力相電流×係数)×負荷減少率}／５０]×１００
・動力相電流の変圧器利用率＝（変圧器動力相電流／３０）×１００
【００４７】
３．判定・表示処理
地中線判定装置１は、２．の各計算値に関して、以下に示す判定を行い、数値及び○×を表示する。  
（Ｄ１）変圧器利用率の判定・表示
変圧器利用率≦１００［％］（上限値１５Ｅ１）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。変圧器利用率が１００％ということは、変圧器から各幹線ケーブルに供給される電流の合計が変圧器のヒューズ容量と等しく、許容される最大電流になっていることを意味する。
【００４８】
（Ｄ２）低圧幹線ケーブル許容電流の判定・表示
変圧器に接続された各幹線ケーブルについて、変圧器の直近にある引込分岐枡における幹線共用相電流≦４５９［Ａ］（上限値１５Ｅ２）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。また、各幹線ケーブルについて、変圧器の直近にある引込分岐枡における幹線動力相電流≦３３０［Ａ］（上限値１５Ｅ３）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。なお、変圧器の直近にある引込分岐枡における幹線電流は、変圧器から各幹線ケーブルに供給される電流を意味する。
【００４９】
（Ｄ３）引込ケーブル許容電流の判定・表示
各引込ケーブルの引込共用相電流≦線種に応じた引込許容電流の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。
【００５０】
（Ｄ４）幹線ケーブル電圧降下の判定・表示
変圧器に接続された各幹線ケーブルの各区間について、幹線共用相電圧降下≦５［Ｖ］（上限値１５Ｅ４）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。また、各幹線ケーブルの各区間について、幹線動力相電圧降下≦１０［Ｖ］（上限値１５Ｅ５）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。
【００５１】
（Ｄ５）引込ケーブル電圧降下の判定・表示
各引込ケーブルについて、引込共用相電圧降下≦２［Ｖ］（上限値１５Ｅ６）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。また、引込動力相電圧降下≦４［Ｖ］（上限値１５Ｅ７）の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。
【００５２】
（Ｄ６）低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの保護協調の判定・表示
保護協調に関しては、変圧器の電流ヒューズにより引込ケーブルを過電流から保護できるか否かを判定する。幹線ケーブル及び各引込ケーブルについて、設計短絡電流≧許容短絡電流の場合、○を表示する。そうでない場合、×を表示する。これによれば、引込ケーブルに過電流が流れたときに路上変圧器の低圧限流ヒューズが必ず作動するように、各引込ケーブルに流れる最大電流である設計短絡電流が、低圧限流ヒューズが作動する下限電流である許容短絡電流以上であることが求められる。逆に、引込ケーブルの設計短絡電流が、変圧器ヒューズの許容短絡電流より小さいとすれば、引込ケーブルに過電流が流れても、変圧器ヒューズが作動しないので、引込ケーブルを過電流から保護できなくなる。
【００５３】
≪実施例≫
図７は、地中線判定装置１の処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、地中線判定装置１において、主として処理部１４が、入力部１３により入力情報を取得し、記憶部１５のデータを参照しながら、各数値の計算及び各項目の判定を行うものであり、実際の処理の一例を示すものである。なお、計算及び判定の詳細は、上記≪装置の処理≫の説明通りである（各ボックスの括弧内に示したＣ１〜Ｃ９及びＤ１〜Ｄ６をそれぞれ参照のこと）。
【００５４】
まず、地中線判定装置１は、幹線ケーブルの各区間長を取得し（Ｓ７０１）、取得した各区間長により変圧器〜各引込分岐枡の幹線ケーブル長を計算する（Ｓ７０２）。次に、顧客宅の引込動力相最大電流を取得し（Ｓ７０３）、取得した引込動力相最大電流により幹線動力相電流を計算する（Ｓ７０４）。そして、顧客宅の引込電灯相最大電流を取得し（Ｓ７０５）、取得した引込電灯相最大電流及び引込動力相最大電流により引込共用相電流を計算し（Ｓ７０６）、計算した引込共用相電流により幹線共用相電流を計算する（Ｓ７０７）。さらに、新設すべき引込ケーブル長を取得し（Ｓ７０８）、新設用に選択した引込ケーブル線種を取得し（Ｓ７０９）、取得した線種により引込許容電流を特定する（Ｓ７１０）。
【００５５】
続いて、地中線判定装置１は、引込共用相電流が、選択した引込ケーブル線種による引込許容電流以下であれば（Ｓ７２１のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７２２）、そうでなければ（Ｓ７２１のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７２３）。次に、取得した引込ケーブル長及び線種と、引込共用相電流及び引込動力相最大電流とにより、引込共用相電圧降下及び引込動力相電圧降下を計算し（Ｓ７２４）、計算した引込電圧降下が上限値以下であれば（Ｓ７２５のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７２６）、そうでなければ（Ｓ７２５のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７２７）。そして、取得した引込ケーブル長及び線種により設計短絡電流を計算し（Ｓ７２８）、一方で許容短絡電流を計算し（Ｓ７２９）、設計短絡電流が許容短絡電流以上であれば（Ｓ７３０のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７３１）、そうでなければ（Ｓ７３０のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７３２）。
【００５６】
地中線判定装置１は、表示部１２に×を表示した（Ｓ７２３、Ｓ７２７又はＳ７３２）ときには、引込ケーブルの太さが足りないということなので、取得した線種より一段上位の（太い）線種を選択し、その線種により再度計算を行い（Ｓ７１０、Ｓ７２４及びＳ７２８）、判定及び出力を行う。
【００５７】
さらに、地中線判定装置１は、幹線共用相電圧降下及び幹線共用相電圧降下を計算し（Ｓ７４１）、計算した幹線電圧降下が上限値以下であれば（Ｓ７４２のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７４３）、そうでなければ（Ｓ７４２のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７４４）。次に、計算した幹線共用相電流及び幹線動力相電流が上限値以下であれば（Ｓ７４５のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７４６）、そうでなければ（Ｓ７４５のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７４７）。そして、変圧器利用率を計算し（Ｓ７４８）、計算した変圧器利用率が１００％以下であれば（Ｓ７４９のＹ）、表示部１２に○を表示し（Ｓ７５０）、そうでなければ（Ｓ７４９のＮ）、表示部１２に×を表示する（Ｓ７５１）。
【００５８】
地中線判定装置１は、表示部１２に×を表示した（Ｓ７４４、Ｓ７４７又はＳ７５１）ときには、変圧器配下が過負荷になっている等が考えられるので、隣接の変圧器へ顧客の負荷を振り分ける等の設計レイアウトの変更を行う（Ｓ７５２）。例えば、変圧器のヒューズ容量が足りなければ、顧客負荷を減らし、幹線ケーブルにおける電圧降下が大き過ぎれば、幹線ケーブルを延ばし過ぎなので、短くする等の設計レイアウトの変更を行う。そして、設計変更後の入力情報を用いて、再度計算、判定及び判定結果の出力を行う。なお、Ｓ７５２においては、設計者が、現地の状況に応じて変圧きや引込分岐枡が設置可能な場所を選びながら、設計レイアウトの変更を行い、設計変更後の幹線ケーブルや引込ケーブルの情報を地中線判定装置１に入力するようにしてもよい。
【００５９】
図８は、地中線判定装置１の入力情報及び判定表示をマイクロソフト社のエクセル（登録商標）のシートにより実現した例を示す図である。シート上において、入力情報として、顧客名称（名称１〜１２）、引込ケーブル長、引込電灯相最大電流、引込動力相最大電流、引込ケーブル線種、幹線ケーブルの区間長（例えば、Ｔ１〜Ａ）が、灰色の箇所（セル）に設定可能になっている。引込ケーブル線種については、引込線種のドロップダウンリストにより選択入力可能である。そして、マクロを使って、計算及び判定の処理が行われ、下線を施した箇所に、引込許容電流判定、引込電圧降下判定、保護協調判定、幹線電圧降下判定、幹線許容電流判定及び変圧器利用率判定の結果が○×により表示される。
【００６０】
なお、架空引込線種の欄は、現状の架空線を地中化するときに、現在の線種の覚え書きとして用いる。また、（共）は共用相を意味し、（力）は動力相を意味する。
【００６１】
上記実施の形態では、図３に示す地中線判定装置１内の各部を機能させるために、処理部１４で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る地中線判定装置１が実現されるものとする。この場合、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００６２】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、地中線のバンク設計を迅速かつ容易に行うことができ、引込ケーブル長等の複数の入力パラメータに対して、その妥当性を評価する複数の項目について一括して判定することができる。複数の項目とは、変圧器利用率（変圧器のヒューズ容量）、変圧器〜低圧幹線ケーブル〜引込ケーブルの電圧降下、低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの許容電流、低圧幹線ケーブル及び引込ケーブルの保護協調に関する判定である。特に、地中線については、引込ケーブルが低圧幹線ケーブルから保護ヒューズなしで直接分岐するため、保護協調の判定を行う。
【００６３】
詳細には、変圧器利用率の判定により、変圧器容量が不足とされた場合に、一部の顧客負荷の接続を隣の変圧器のバンクへ変更する等の設計変更を容易に行うことができる。そして、電圧降下、許容電流及び保護協調の判定によれば、引込ケーブルの太さ（線種）を容易に選定することができる。さらに、電線共同溝本体（管路、ハンドホール等）の設計協議において、変圧器（ハンドホール）及び引込分岐枡の位置を迅速かつ容易に決定し、道路管理者へ適切な要望内容を提示することができる。
【００６４】
さらに、エクセル（登録商標）のシートにより、地中線判定装置１の入力情報及び判定表示を実現し、必要事項を入力することで、上記条件を一括して容易かつ短時間に自動判定が行うことができる。
【００６５】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。
【００６６】
（１）上記実施の形態における地中線判定装置１による判定方法は、家庭内のブレーカ以下の配線設計にも適用することができる。さらに、次世代（共用ＦＡ方式等）の電線共同溝にも適用することができる。特に、「大元に電流を許容、遮断できるスイッチがあり、そのスイッチ又はスイッチに接続される幹線から分岐し、複数の負荷につながる電線がある構成において、どういう使い方であっても、途中の電線に流れる電流が許容値を越えたときには、大元のスイッチにより必ず遮断できるように設計する」という保護協調の考え方は有用である。
【００６７】
（２）上記実施の形態において、幹線ケーブルの単位長あたりのインピーダンスは定数（幹線ケーブル単位長インピーダンス１５Ｄ３）として記憶するように記載したが、実際には太さによって変わるので、太さと、単位長あたりのインピーダンスとを対応付けたテーブルデータを記憶部１５に記憶しておいてもよい。
【００６８】
（３）上記実施の形態においては、○×の判定結果を表示部１２に表示するように記載したが、判定結果のデータを、通信部１１によりネットワークにつながる端末等に送信してもよいし、音声により出力してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１      地中線判定装置
１１    通信部
１２    表示部
１３    入力部
１４    処理部
１５    記憶部
１５Ａ  許容短絡電流データ
１５Ｂ  設計短絡電流計算式データ
１５Ｃ  引込ケーブルデータ
１５Ｄ  定数データ
１５Ｄ１  変圧器内部インピーダンス（変圧器の内部インピーダンス）
１５Ｄ２  変圧器ヒューズ容量（変圧器のヒューズ容量）
１５Ｄ３  幹線ケーブル単位長インピーダンス（幹線ケーブルの単位長インピーダンス）
１５Ｄ７  電圧（変圧器の電圧）
１５Ｄ８  幹線ケーブル太さ（幹線ケーブルの太さ）
１５Ｅ  閾値データ
【図１】
0005183679.tif 000002
【図２】
0005183679.tif 000003
【図３】
0005183679.tif 000004
【図４】
0005183679.tif 000005
【図５】
0005183679.tif 000006
【図６】
0005183679.tif 000007
【図７】
0005183679.tif 000008
【図８】
0005183679.tif 000009